Grundlagen des Solar-Photovoltaik-Systemdesigns

Solar-Photovoltaikmodule dienen der Stromerzeugung, sind aber nur einer der vielen Teile einer kompletten Photovoltaikanlage (PV) . Damit der erzeugte Strom in einem Haushalt oder Unternehmen genutzt werden kann, müssen eine Reihe weiterer Technologien vorhanden sein.

MONTAGESTRUKTUREN 

PV-Anlagen müssen auf einer stabilen, langlebigen Struktur montiert werden, die die Anlage tragen und über Jahrzehnte Wind, Regen, Hagel und Korrosion standhalten kann. Diese Strukturen neigen die PV-Anlage in einem festen Winkel, der durch den örtlichen Breitengrad, die Ausrichtung der Struktur und die Anforderungen an die elektrische Last bestimmt wird. Um den höchsten jährlichen Energieertrag zu erzielen, werden die Module auf der Nordhalbkugel genau nach Süden ausgerichtet und in einem Winkel geneigt, der dem örtlichen Breitengrad entspricht. Die Rackmontage ist derzeit die gebräuchlichste Methode, da sie robust, vielseitig und einfach zu konstruieren und zu installieren ist. Es werden immer ausgefeiltere und kostengünstigere Methoden entwickelt.

Bei auf dem Boden montierten PV-Anlagen bewegen Tracking-Mechanismen die Module automatisch so, dass sie der Sonne am Himmel folgen, was für mehr Energie und eine höhere Kapitalrendite sorgt. Einachsige Tracker sind typischerweise so konzipiert, dass sie der Sonne von Ost nach West folgen. Zweiachsige Tracker ermöglichen es, dass die Module den ganzen Tag über direkt auf die Sonne ausgerichtet bleiben. Natürlich ist die Nachverfolgung mit höheren Vorabkosten verbunden, und ausgefeilte Systeme sind teurer und erfordern mehr Wartung. Da sich die Systeme verbessert haben, favorisiert die Kosten-Nutzen-Analyse zunehmend die Nachführung von bodenmontierten Systemen. 

GEBÄUDEINTEGRIERTE PV

Während die meisten Solarmodule in speziellen Montagestrukturen platziert werden, können sie auch direkt in Baumaterialien wie Dächer, Fenster oder Fassaden integriert werden. Diese Systeme werden als gebäudeintegrierte PV (BIPV) bezeichnet. Die Integration von Solarenergie in Gebäude könnte die Material- und Lieferketteneffizienz durch die Kombination redundanter Teile verbessern und die Systemkosten durch die Nutzung vorhandener Gebäudesysteme und Stützstrukturen senken. BIPV-Systeme könnten Strom für Gleichstromanwendungen (DC) in Gebäuden liefern, etwa LED-Beleuchtung, Computer, Sensoren und Motoren, und netzintegrierte effiziente Gebäudeanwendungen unterstützen, etwa das Laden von Elektrofahrzeugen. Bei BIPV-Systemen gibt es immer noch technische und kommerzielle Hürden für einen breiten Einsatz, aber ihr einzigartiger Wert macht sie zu einer vielversprechenden Alternative zu herkömmlichen Montagestrukturen und Baumaterialien.

Wechselrichter 

Wechselrichter werden verwendet, um den von Solar-Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, der für die lokale Stromübertragung sowie für die meisten Geräte in unseren Häusern verwendet wird. PV-Anlagen verfügen entweder über einen Wechselrichter, der den von allen Modulen erzeugten Strom umwandelt, oder über Mikro-Wechselrichter, die an jedes einzelne Modul angeschlossen sind. Ein einzelner Wechselrichter ist im Allgemeinen kostengünstiger und kann bei Bedarf einfacher gekühlt und gewartet werden. Der Mikrowechselrichter ermöglicht den unabhängigen Betrieb jedes Panels, was beispielsweise dann nützlich ist, wenn einige Module verschattet sein könnten. Es wird erwartet, dass Wechselrichter während der 25-jährigen Lebensdauer einer PV-Anlage mindestens einmal ausgetauscht werden müssen.

Fortschrittliche Wechselrichter oder „ intelligente Wechselrichter “ ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Wechselrichter und dem Elektrizitätsversorgungsunternehmen. Dies kann dazu beitragen, Angebot und Nachfrage entweder automatisch oder über Fernkommunikation mit Versorgungsbetreibern auszugleichen. Dadurch erhalten Energieversorger Einblick in (und sind möglich). Durch die Kontrolle von Angebot und Nachfrage können sie Kosten senken, die Netzstabilität gewährleisten und die Wahrscheinlichkeit von Stromausfällen verringern.

LAGERUNG

Batterien ermöglichen die Speicherung von Photovoltaik-Solarenergie , sodass wir damit unsere Häuser nachts mit Strom versorgen können oder wenn das Wetter das Sonnenlicht daran hindert, die PV-Module zu erreichen. Sie können nicht nur in Privathaushalten verwendet werden, auch für Energieversorger spielen Batterien eine immer wichtigere Rolle. Wenn Kunden Solarenergie in das Netz zurückspeisen, können Batterien diese speichern, sodass sie zu einem späteren Zeitpunkt an die Kunden zurückgegeben werden kann. Der verstärkte Einsatz von Batterien wird zur Modernisierung und Stabilisierung des Stromnetzes unseres Landes beitragen.